Углекислый газ — это бич нашей планеты. Именно он ответственен за многие негативные явления, такие как аномальные холода и снегопады. Но в скором времени его будут улавливать специальные станции. Теперь обо всём по порядку.
Исторически промышленный сектор был крупнейшим потребителем энергии, но в последнее десятилетие дистанция между промышленным и транспортным секторами энергопотребления значительно сократилась. Но в огромных мегаполисах, где проживает огромное количество людей ситуация с чистым воздухом стала обостряться. Поэтому началась электромобилизация, которую мы с вами наблюдаем. В 2019 году на транспорт приходилось уже 18% глобальных выбросов углекислого газа.
В борьбе с загрязнением окружающей среды и последствиями климатического кризиса электрификация набирает обороты только благодаря таким поощрениям, как льготы, скидки, городские зарядные станции и специальные парковки для электромобилей. Но мы прекрасно понимаем, что существует и иная реальность — это продолжающая эксплуатация угольный станций, дизельная техника и огромное количество автомобилей.
Поэтому чтобы предотвратить потепление климата, потребуется улавливать углекислый газ из выбросов десятков тысяч электростанций на ископаемом топливе и промышленных дымовых труб. Сегодня самый популярный подход к улавливанию углекислого газа слишком дорог для масштабного применения. Но уже сейчас идут опытные разработки задача, которых снизить стоимость почти на 20%. Когда существующие налоговые льготы и преференции США будут относится и применяться к данным разработкам, то станции по улавливанию углерода приблизится к коммерческой жизнеспособности,
На протяжении десятилетий исследователи работали над тем, чтобы найти способы улавливать углерод из промышленных выбросов и либо использовать его для производства химических веществ, либо хранить под землей. В прошлом году установки уловили около 40 миллионов тонн CO2, а дополнительные 30 установок по улавливанию углерода, планируемые по всему миру, могут увеличить эту цифру до 140 миллионов тонн. Однако это все еще ничтожная цифра по сравнению с нынешними ежегодными глобальными выбросами, составляющими около 35 миллиардов тонн.
В 2009 году Дэвид Хелдебрант, химик из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), искал новый подход: “цель состояла в том, чтобы уйти от воды”, — говорит он. В течение следующего десятилетия он и его команда создали коллекцию жидких органических растворителей. В конечном итоге остановившись на одном, содержащем C02-захватывающие аминные группы без необходимости в воде или растворенных захватывающих агентах. Органические растворители могут выделять CO2 при нагревании, но, в отличие от воды, их не нужно кипятить и повторно концентрировать, что потенциально экономит энергию.
Это не было мгновенным успехом. Команда Хелдебранта обнаружила, что, когда растворитель захватывает CO2, твердые частицы, богатые углеродом, осаждаются, делая жидкость вязкой и трудной для перекачки. Сотрудничество с командой во главе с Робертом Перри, Химиком из GE Global Research, показало, что, когда амины связывают CO2, атомы водорода на молекулах растворителя притягиваются к соседним молекулам, связывая их вместе.
Так, исследователи подправили структуру растворителя, создав молекулу под названием 2-EEMPA. Когда новый растворитель связывает СО2, водородные связи с большей вероятностью образуются внутри отдельных молекул 2-EEMPA, а не между соседями, сообщили они в ноябре 2020 года в журнале Energy Environmental Science.
Теперь в мартовском номере International Journal of команда PNNL вместе с исследователями из Исследовательского института электроэнергетики и инженерного гиганта Fluor опубликовала подробный анализ, показывающий, что полномасштабная угольная электростанция, использующая 2-EEMPA, потребует на 17% меньше энергии, чем современные системы улавливания углерода.
Это снизило бы стоимость улавливания CO2 до 47 долларов за тонну, не включая затраты на транспортировку и перекачку CO2 подземный. “Это очень перспективный растворитель”, — говорит Марти Лейл, химик по улавливанию углерода в RTI International. В следующем году команда PNNL планирует протестировать 2-EEMPA на небольшом испытательном стенде улавливания углерода на угле мощностью 0,5 мегаватта в Алабаме.
